Modelação e Simulação

Cód.: EME07207M

6 ECTS

Duração: 15 semanas/156 horas

Área Científica: Engenharia Mecânica

Língua(s) de lecionação: Português

Língua(s) de apoio tutorial: Português, Inglês

Regime de Frequência: Presencial

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

Educação de qualidade - Assegurar a educação inclusiva, e equitativa e de qualidade, e promover oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos.

Objetivos de Aprendizagem

? O aluno deverá ter a capacidade para observar um sistema físico de engenharia (mecânico, fluídico, térmico ou elétrico) e desenvolver o seu modelo matemático para fins de controlo automático.
? O aluno deverá ter a capacidade de representar e manipular um modelo físico, de engenharia, em Função de Transferência ou em Espaço de Estados.
? O aluno deverá ter a capacidade de resolver um modelo físico, de engenharia, analítica ou numericamente, recorrendo ao software MATLAB.

Conteúdos Programáticos

PARTE I: Modelação
1. Modelos matemáticos para controlo automático (parâmetros concentrados) - abordagem generalizada - variáveis de potencial e fluxo.
2. Elementos básicos: Acumuladores de Potencial e Fluxo, Dissipadores. Relações constitutivas.
3. Relações de interligação: restrições de continuidade e compatibilidade para sistemas elétricos, mecânicos, fluídicos e térmicos.
4. Sistemas equivalentes elétricos/ mecânicos/ fluídicos.
5. Métodos variacionais na modelação de sistemas lineares.

PARTE II: Simulação
6. Linearização de modelos, de engenharia, em torno de pontos de funcionamento.
7. Representação de Sistemas em Função de Transferência: Sistemas SISO e MIMO. Transformadas de Laplace. Representação de Sistemas em Espaço de Estados.
8. Resolução analítica de modelos lineares (Resolução EDO).
4.Implementação analógica de modelos de engenharia com componentes elétricos. Simulação analógica de Sistemas
9. Resolução numérica de sistemas engenharia com MATLAB.

Métodos de Ensino

O ensino é baseado em aulas teóricas e teórico-práticas. Procurar-se-á uma aprendizagem ativa que estimule o aluno a pesquisar os diversos temas que são abordados nesta disciplina.
Paralelamente aos problemas resolvidos na aula, é formulado e resolvido numericamente, em grupo, um modelo matemático, fora do horário das aulas, onde o aluno aplica o Software MATLAB - Control Systems Toolbox.

Avaliação

Os elementos de avaliação da unidade curricular são classificados utilizando o intervalo [0,20]. Avaliação contínua ou por exame final de acordo com o Regulamento Académico da Universidade de Évora.

São os seguintes os elementos de avaliação:
[L] Lista de 5 problemas (25%);
[P] Projeto final individual (25%);
[T] Teste (50%);
[E] Exame final.

O aluno poderá escolher um de dois possíveis regimes de avaliação, em que a Nota Final [NF] é calculada da seguinte forma:
i) AVALIAÇÃO CONTÍNUA: NF = 0.25*L + 0.25*P + 0.50*T
Se NF>= 9.5 ^ T>= 8.0 então aluno Aprovado;

ii) AVALIAÇÃO FINAL: NF = E
Se NF>= 9.5 então aluno Aprovado.

Bibliografia

[1] Das, S. (2020). Modeling and Simulation of Mechatronic Systems using Simscape, University of Detroit Mercy, Morgan & Claypool Publishers.
[2] Chaturvedi, D. K. (2010). Modeling and Simulation of Systems Using MATLAB and Simulink, 1st Ed. CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, USA.
[3] Close, C., Frederick, D., & Newell, J. (2002). Modeling and Analysis of Dynamic System, John Wiley & Sons, 3rd Ed.
[4] Zipfel, P.H. (2014). Modeling and Simulation of Aerospace Vehicle Dynamics, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 3rd Ed.
[5] Figueiredo, J. (2011). Modelling and Simulation of Analogue Angular Sensors for Manufacturing Purposes, in Mechatronics. Ed. Paulo Davim, Wiley, London.
[6] Figueiredo, J., & Sá Costa, J. (1996). Elastic-Link Manipulators: Modelling, Simulation and Experiments, Intl. Journal of Robotics and Automation, Vol.11, N. 1, pp. 13-21.